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TCRT5-TRP Sensor Reflectivo TCRT5000 con Trimpot

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Referencia Interna: TCRT5-TRP

Sensor Óptico Reflectivo Infrarrojo TCRT5000L / TCRT5000

Transductor digital y analógico de proximidad para detección de líneas, superficies y control de posición de carrera corto.

El TCRT5000 (junto con su variante de pines extendidos TCRT5000L) es un sensor óptico reflectivo compacto que integra en un único bloque de plástico termoestable un diodo emisor de luz infrarroja (GaAs) y un fototransistor detector de silicio NPN de alta sensibilidad. El emisor proyecta un haz continuo de radiación invisible en una longitud de onda de 950 nm; si un objeto o superficie se interpone frente al sensor, el flujo luminoso rebota y es capturado por la base del fototransistor, modulando la corriente eléctrica entre su colector y emisor de acuerdo con la reflectividad del material y la distancia. El módulo electrónico comercial acondiciona esta celda mediante un comparador LM393 y un potenciómetro de ajuste multitvuelta, permitiendo extraer simultáneamente un canal analógico puro y un canal digital con umbral configurable, optimizado para la detección precisa de trayectorias (robots seguidor de línea) y conteo de piezas.

Especificaciones Técnicas

Parámetro OperativoRango / Valor Oficial
Sistemas CompatiblesArduino, ESP32, Raspberry Pi, STM32, PIC
Voltaje de Operación3.3 V a 5.0 V DC (Seguridad garantizada en PCB)
Corriente de TrabajoAproximadamente 20 mA a 30 mA (Emisión activa)
Longitud de Onda Pico950 nm (Espectro infrarrojo no visible)
Tipo de Salidas en MóduloDual: Digital (DO) ajustable y Analógica (AO) directa
Distancia Óptima Reflectiva1.0 mm a 8.0 mm (Altamente sensible)
Distancia de Operación MáximaHasta 25.0 mm (Depende de la emisividad del blanco)
Parámetro Mecánico / SeñalRango / Valor Oficial
Método de Bloqueo ÓpticoFiltro de luz diurna integrado en el fototransistor
Corriente Máxima Colector100 mA (Capacidad absoluta del transistor)
Circuito ComparadorLM393 diferencial integrado de respuesta rápida
Método de CalibraciónPotenciómetro de precisión para umbral lógico
Indicación VisualDos LEDs (LED Power y LED de disparo digital)
Dimensiones de la PCB32.0 mm x 14.0 mm x 12.0 mm
Peso Neto del Módulo3.2 gramos (Ensamblado en placa de prueba)

Compatibilidad y Ventajas en Arduino, ESP32 y Raspberry Pi

• Salida Dual Analógica y Digital Integrada: Permite utilizar el canal digital **DO** para tareas críticas de conteo rápido mediante interrupciones en **Arduino**, o procesar la señal **AO** mediante un ADC para evaluar variaciones cromáticas exactas en superficies de control.

• Filtro de Luz Ambiente Incorporado: El fototransistor posee una resina epóxica tintada de negro que actúa como filtro óptico de paso de banda, bloqueando la interferencia provocada por la luz artificial de lámparas y la radiación solar difusa de baja intensidad.

• Protección Lógica para ESP32 y Raspberry Pi: Alimentando el módulo de desarrollo a 3.3V de forma directa, la salida digital se adapta perfectamente al umbral CMOS del procesador sin requerir divisores de tensión ni adaptadores de nivel lógicos.

El cableado del módulo basado en el TCRT5000 se realiza de forma directa mediante terminales estándar tipo dupont. Cuenta con dos pines dedicados al suministro eléctrico y dos líneas de señal opcionales para la toma de datos.

Galería Dinámica de Conexiones de Hardware

Esquema 1: Arduino Uno TCRT5000
Esquema 3: Raspberry Pi TCRT5000
Esquema 2: ESP32 TCRT5000
Esquema 4: Configuración Pinout Módulo TCRT5000
Guía de Cableado Interplataforma: Conecte el pin **VCC** del módulo a la fuente de voltaje positiva compatible (**5V en Arduino Uno** para máxima potencia del emisor IR, o **3.3V fijos en ESP32 y Raspberry Pi**) y el pin **GND** al terminal de tierra común del circuito. Conecte el terminal **DO** (Digital Output) a cualquier entrada lógica (como el pin digital 2 en Arduino o el GPIO 4 en ESP32). Para lecturas analógicas del porcentaje de reflexión, enlace el pin **AO** (Analog Output) a una entrada del convertidor analógico-digital (como el pin analógico A0 en Arduino o el GPIO 34 en el ESP32).
🎓 Principios de Absorción Óptica y Calibración en Aplicaciones de Robótica

Para desarrollar aplicaciones robustas con el TCRT5000 en robots móviles de trayectorias o en contadores de velocidad, considere los siguientes factores físicos:

  • Física de Superficies (Negro y Blanco): El principio de funcionamiento se basa en la absorción y reflexión lumínica. Las superficies blancas o pulidas reflejan la mayor parte del espectro infrarrojo (el fototransistor conduce, bajando el voltaje de la celda), mientras que el color negro mate o las líneas oscuras absorben casi la totalidad del haz IR (el fototransistor entra en corte, elevando el voltaje).
  • Control de la Distancia Focal Crítica: La curva de máxima ganancia y sensibilidad del TCRT5000 se sitúa estrictamente a una distancia de **2.5 mm**. Si se monta el sensor demasiado alejado (más de 12 mm) o pegado al suelo (menos de 0.5 mm), el cono reflectivo se perderá, provocando lecturas erróneas independientemente del color de la superficie.
  • Protección de Filtro Óptico por Software: Bajo lámparas de luz fluorescente industriales o radiación solar directa, el fototransistor puede saturarse de electrones libres. En entornos con luz variable, se recomienda leer el canal analógico AO y procesar promedios móviles u operaciones por software para discriminar el ruido óptico ambiente.
// Código Universal de Lectura Dual (Digital y Analógica) para Sensor TCRT5000 // Compatible con entornos Arduino, ESP32 y plataformas de desarrollo AVR / STM32 // Asignación de terminales físicos del módulo sensor al microcontrolador const int PIN_TCRT_DIGITAL = 2; // Terminal DO conectado al pin digital 2 const int PIN_TCRT_ANALOGO = A0; // Terminal AO conectado al pin analógico A0 const int PIN_LED_ESTADO = 13; // LED integrado en la placa Arduino para control visual void setup() { // Inicialización del puerto serial a alta velocidad para monitoreo gráfico en tiempo real Serial.begin(115200); Serial.println("--- Inicializando Monitor de Calibracion Óptica TCRT5000 ---"); // Configuración de modos de pin pinMode(PIN_TCRT_DIGITAL, INPUT); pinMode(PIN_TCRT_ANALOGO, INPUT); pinMode(PIN_LED_ESTADO, OUTPUT); Serial.println("[ CONFIG ]: Pines configurados. Coloque el sensor a una distancia focal de 2mm a 5mm."); Serial.println("-----------------------------------------------------------------------------------------"); } void loop() { // 1. Adquisición de la señal digital (Disparo por hardware del comparador LM393) int estadoDigital = digitalRead(PIN_TCRT_DIGITAL); // 2. Adquisición del valor analógico crudo (Voltaje proporcional a la reflexión) int valorAnalogo = analogRead(PIN_TCRT_ANALOGO); // DESPLIEGUE EXHAUSTIVO DE DATOS EN CONSOLA Serial.print("[ REGISTRO ÓPTICO ] "); Serial.print("Analogo (AO): "); Serial.print(valorAnalogo); // Retorna de 0 a 1023 en Arduino (o 0-4095 en ESP32) Serial.print(" | Digital (DO): "); Serial.print(estadoDigital); // ANÁLISIS DE ESTADO LÓGICO DE LA SUPERFICIE // Nota operativa del módulo: // HIGH (1 lógico): Indica que el haz IR fue absorbido (Línea negra / Vacío / Objeto ausente) // LOW (0 lógico): Indica reflectividad capturada (Superficie blanca / Objeto presente) if (estadoDigital == HIGH) { Serial.println(" -> Estado: [ LÍNEA NEGRA / BAJA REFLEXIÓN ]"); digitalWrite(PIN_LED_ESTADO, HIGH); // Enciende el LED indicador } else { Serial.println(" -> Estado: [ SUPERFICIE BLANCA / REFLEXIÓN ALTA ]"); digitalWrite(PIN_LED_ESTADO, LOW); // Apaga el LED indicador } // TIEMPO DE ESPERA ENTRE MUESTREOS: Estabiliza las transiciones del ADC y facilita el análisis visual delay(200); }
1. ¿Cuál es la diferencia constructiva entre el TCRT5000 y la versión TCRT5000L?
Internamente son exactamente idénticos en cuanto a emisor y receptor. La única diferencia radica en la longitud de sus pines metálicos inferiores. El TCRT5000 posee pines cortos estándar para montaje superficial o tarjetas compactas, mientras que el TCRT5000L ("Long") cuenta con pines extendidos largos, lo que facilita soldarlo elevado o acoplarlo en chasis profundos de robots seguidores de línea.
2. ¿Por qué el sensor marca un "1" lógico (HIGH) sobre superficies negras y un "0" (LOW) sobre superficies blancas?
Cuando el sensor apunta a una zona blanca, el fototransistor recibe el haz reflejado y conduce corriente, derivando el pin de salida a tierra (LOW). Al pasar sobre una línea negra, la luz IR se absorbe, el fototransistor entra en corte (no conduce) y la resistencia pull-up del circuito eleva el voltaje en la pista de salida a nivel lógico alto (HIGH).
3. ¿Cómo se calibra correctamente el potenciómetro integrado en el módulo de desarrollo?
Coloque el sensor a la distancia fija de trabajo real sobre la superficie blanca. Gire el potenciómetro lentamente hasta que el LED indicador de estado de la placa se encienda. Luego, mueva el sensor sobre la superficie negra y verifique que el LED se apague por completo. Así se fija el umbral exacto de discriminación óptica.
4. ¿A qué distancia máxima real puede detectar un objeto este dispositivo?
El rango óptimo absoluto se sitúa entre los 1 mm y los 8 mm de distancia respecto al blanco, teniendo su punto de máxima sensibilidad a los 2.5 mm. Aunque con superficies reflectantes perfectas o láminas de espejo puede llegar a detectar presencia hasta un límite de 25 mm, pierde fiabilidad frente a variaciones de color a esa distancia.
5. ¿Por qué el robot seguidor de línea pierde el camino cuando opera bajo luz solar directa?
La radiación del sol contiene una inmensa carga de luz infrarroja natural. Aunque el fototransistor cuenta con un filtro físico diurno, la alta intensidad lumínica del sol satura el receptor óptico, impidiéndole distinguir los sutiles cambios de rebote entre la cinta negra y el piso blanco. Se soluciona blindando mecánicamente el sensor con un protector opaco contra la luz externa.
6. ¿Es posible utilizar el pin AO en microcontroladores con entradas de 3.3V como el ESP32 si el módulo se alimenta a 5V?
No de forma directa. Si alimenta el módulo a 5V, la salida analógica AO puede entregar valores de hasta 5V ante reflejos máximos, superando el límite tolerable de los pines del ESP32 (3.3V) y dañando el chip. En este caso, debe alimentar todo el módulo a 3.3V o incorporar un divisor de voltaje por resistencias en la línea AO.
7. ¿Se puede usar este componente para implementar un tacómetro que mida RPM de motores?
Sí, es una de sus aplicaciones más frecuentes. Se debe fijar un disco sobre el eje del motor que tenga una sección blanca y una sección negra (o un trozo de cinta reflectiva). Al girar el motor, el sensor generará pulsos de onda cuadrada en la salida DO que pueden contabilizarse con un pin de interrupción en el microcontrolador para calcular las revoluciones por minuto.
8. ¿Qué ventaja ofrece este sensor reflectivo cerrado frente a un optoacoplador de ranura convencional?
El optoacoplador de ranura exige que el objeto pase físicamente a través de una ranura estrecha entre el emisor y el receptor. El TCRT5000, al ser un dispositivo reflectivo frontal, permite detectar la proximidad de piezas móviles de cualquier tamaño sin interferir en su trayectoria y requiriendo acceso a una sola cara del sistema mecánico.
9. ¿Este módulo puede dañarse si el sensor se ensucia con polvo o grasa en un entorno industrial?
El polvo y los residuos no destruyen electrónicamente el circuito, pero degradan la transmisión óptica. Una capa fina de suciedad o grasa sobre los lentes plásticos atenuará la luz infrarroja, bloqueando las lecturas y provocando falsos estados de absorción (como si viera una línea negra continuamente). Requiere limpieza periódica con alcohol isopropílico.
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